Amazonas-Regenwald reagiert auf El-Niño-Dürre mit neuen chemischen Schutzstoffen

Der Amazonas-Regenwald steht über Chemie in ständigem Austausch mit seiner Umwelt. Seine Bäume geben kontinuierlich flüchtige organische Verbindungen ab. Das sind Moleküle, deren Zusammensetzung und Menge stark von Temperatur, Licht und Stress abhängen. Eine neue Studie unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie zeigt nun, dass der Wald diese chemische Kommunikation während der extremen Dürre des El-Niño-Ereignisses 2023–2024 auf unerwartete Weise verändert hat, um den massiven Umweltstress zu bewältigen.

Sesquiterpene wirken als Stresssignale und Schutzstoffe

Das Forschungsteam untersuchte die Freisetzung biogener flüchtiger organischer Verbindungen (BVOCs), jener kohlenstoffbasierten Moleküle, die Pflanzen ständig in die Luft abgeben. Während die Isopren- und Monoterpenwerte unter den Dürre- und Hitzebedingungen von El Niño nahezu unverändert blieben, stiegen die Emissionen der als Stresssignale und Schutzstoffe dienenden Sesquiterpene um 122 Prozent an. Ein bekannter Vertreter dieser hochreaktiven Moleküle ist das pfeffrig riechende Caryophyllen, das auch in Gewürznelken und schwarzem Pfeffer vorkommt.

In der anschließenden Regenzeit stieß das Team auf eine weitere Überraschung: Unerwartete Emissionen von weniger flüchtigen Sesquiterpenalkoholen wie Beta-, Alpha- und Gamma-Eudesmol. Diese veränderten Emissionen, mit denen der Wald auf hitze- und wastermangelbedingten oxidativen Stress in den Pflanzenzellen reagiert, hielten auch lange nach dem Ende der Dürre an. „Bei schwerer Dürre verändert sich, was der Wald in die Luft abgibt: Die freigesetzten Verbindungen werden reaktiver und bleiben länger in der Luft“, sagt Joseph Byron. „Das spiegelt einen grundlegenden Wandel im Stoffwechsel des Waldes wider. Der Regenwald versucht, Folgen des extremen Trockenstresses abzumildern.“

„Zwischen zwei El-Niño-Ereignissen, die alle zwei bis sieben Jahre auftreten, hat der Regenwald Zeit, zu seinem normalen Emissionsprofil zurückzukehren“, erläutert Jonathan Williams. „Doch Klimamodelle legen nahe, dass diese Extremereignisse in diesem Jahrhundert häufiger und heftiger werden. Dann könnten die veränderten Emissionen zum Dauerzustand werden – mit spürbaren Folgen für die Atmosphäre über dem Regenwald.“

Luftproben direkt über dem Kronendach

Für die Untersuchung wurden auf einem Turm des Amazon Tall Tower Observatory (ATTO), einer Forschungsstation 150 Kilometer nordöstlich von Manaus, in 23 Metern Höhe kontinuierlich Luftproben direkt über den Baumkronen gesammelt. Die in Kartuschen gesicherte Waldluft wurde anschließend im Mainzer Labor mittels Gaschromatographie und Massenspektrometrie analysiert.

Die Untersuchung baut auf früheren Arbeiten des Teams auf, bei denen bereits spezifische Spiegelmoleküle als chemische Stressindikatoren im Amazonas-Regenwald identifiziert wurden. Nun zeigt die aktuelle Studie konkret auf, welche reaktiven flüchtigen Verbindungen der Wald bei extremen Klimaereignissen gezielt für seine Abwehrreaktion produziert.

Auswirkungen auf den Klimawandel und die Widerstandsfähigkeit des Regenwaldes

Das Verständnis dieser chemischen Reaktionen gewinnt durch den Klimawandel massiv an Dringlichkeit, da El-Niño-Ereignisse prognostisch künftig intensiver und langanhaltender ausfallen werden. Diese Verschiebung hin zu reaktiveren Verbindungen birgt das Potenzial, die Atmosphärenchemie über dem Regenwald nachhaltig zu verändern. Das könnte in der Folge auch die Widerstandsfähigkeit des gesamten Ökosystems beeinträchtigen.

Quelle

Max-Planck-Institut für Chemie (06/2026)